基于阻抗变化的主动式无线充电系统金属异物检测方案

金属异物混入无线充电系统中时,不仅会影响系统的传输效率,严重时甚至会导致火灾等安全事故的发生。文中提出了一种基于阻抗变化的主动式金属异物检测方案,通过在无线电能传输系统发射线圈表面添加一层检测线圈阵列并给检测线圈施加激励源,解决了被动式检测方案无法实现掉电情况下检测的难题;对检测线圈的结构进行设计,与传统的检测线圈方案进行了对比,解决了传统检测方案的检测盲区问题;对检测线圈回路的谐振频率选取原则进行了探讨,选取偏离谐振点的频率,提高了检测灵敏度。通过搭建有限元仿真模型,研究了检测线圈方案对不同类型金属异物的检测效果。实验结果表明,不同类型金属异物混入无线电能传输系统中时,所设计的检测方案能有效地检测出金属异物的存在。     

一种简易无线充电系统的设计

随着科技水平的不断发展与进步,手机、平板电脑以及笔记本等电子设备的更新速度越来越快,能量来源也是其发展过程中很重要的一部分,传统充电方式的缺点也更加明显,这种充电方式已逐渐被人们所摒弃,所需要的就是一种可应用于电子设备的无线充电技术。设计了一种基于磁耦合谐振原理的无线充电技术,包括变压、整流滤波、稳压、PWM、发射和接收6个部分,实现了能够在几厘米的范围内进行电能传输并获得比较稳定的电压,具有能量传输效果好、成本低、实现简单、安全可靠、适用对象广等特点。     

串联阻抗的双向无线充电系统的效率优化设计

基于智能灯杆的汽车双向无线充电能有效解决充电桩占地面积大、需要维护的问题,提高系统传输的效率在双向无线充电中具有重要的意义.然而,在反向放电的过程中,由于直流电网自身的阻尼系数较小,最优匹配阻抗无法获取,导致系统难以实现最优效率的传输.采用旁路串联LED照明设备的方式,通过调节接通的占空比和逆变器的相位角,不仅实现了最...     

电动汽车无线充电研究进展

电动汽车无线充电技术以其操作便捷、充电智能和运行安全等优点,引起人们的关注.本文首先介绍了电磁感应式无线充电、磁耦合谐振式无线充电两种电动汽车充电方式的基本原理,其次从传输线圈结构、谐振网络两个角度对电动汽车无线充电的关键技术进行了综述,最后讨论了该技术亟待解决的问题与未来的发展趋势.     

结合高光谱和机器学习的无线充电金属异物检测

金属异物侵入会造成无线充电系统效率和稳定性降低,并且可能引发安全事故,因此必须进行金属异物检测。 针对现 有技术存在检测盲区以及无法检测微小异物的问题,提出一种深度学习目标分割与机器学习目标分类相结合的金属异物检测 方法。 首先采用 YOLO v3 网络对充电区域 RGB 图像进行异物目标分割,然后通过支持向量机对各个目标区域对应的高光谱图 像进行分类,最后搭建实验平台验证方法的有效性。 结果表明,该方法不仅能够检测螺母和回形针等微小金属异物,而且具有 检测包裹金属异物的潜能;与仅采用支持向量机进行逐像素检测相比,该方法的检测速度提升了约 38. 9%。     

金属异物对电动汽车无线充电系统影响分析

针对电动汽车在无线充电过程中可能混入金属异物的情况,本文分析了金属异物置于无线充电系统能量传输区域时对无线充电系统参数及效率的影响情况。研究中使用有限元仿真软件建立了电动汽车无线充电系统平面盘式螺旋线圈3D电磁场仿真模型,通过理论分析和有限元仿真结合的方式研究了不同尺寸、不同材质的金属异物对无线能量传输系统的电磁场参数以及效率的影响,并进行了实验验证。研究结果表明,两种金属混入系统会产生涡流效应和磁效应,磁效应和涡流效应会对无线充电系统参数产生不同的影响,降低系统效率;其影响大小与金属的尺寸和位置密切相关;此外,金属的涡流效应会产生涡流损耗并导致温升,对充电系统是极大的安全隐患。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统阻抗分析与匹配电路设计方法

针对无线电能传输系统中阻抗失配引起的效率低和烧毁射频功放等问题,综合考虑耦合因数、电源和线圈内阻,利用互感耦合理论对四线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统中射频功放的负载阻抗进行等效分析;并针对通过改变系统互感系数来调整阻抗难以达到理想效果的缺陷,提出和设计阻抗匹配电路方法来调整阻抗。根据阻抗特性设计了π型结构的阻抗匹配电路,给出了系统器件参数的计算方法和结果。最后设计了基于磁耦合谐振技术的无线电能传输装置,并进行了阻抗匹配实验,实验结果与理论分析具有较好的一致性,证明了理论分析的正确性。也为进一步研究自适应阻抗匹配,提高无线电能传输功率和效率提供了有益的参考。     

基于HMM的无线充电系统PFC装置故障检测

PFC装置作为电动汽车无线充电系统中整流模块与高频逆变模块之间的重要桥梁,一旦发生故障,不仅会对电网产生严重的影响,还会对后端高频逆变模块造成不可逆的破坏,因此需要对其进行快速和准确的故障检测。传统故障检测方法检测时间长,检测精度低。为此,本文提出一种基于隐马尔可夫模型（Hidden Markov Model,HMM）的电动汽车无线充电系统PFC装置故障检测方法。首先初始化模型,然后利用鲍姆韦尔奇（Baum-Welch）算法进行故障模型训练,最后利用维特比（Viterbi）算法进行故障检测。仿真实验结果表明,采用HMM进行PFC装置故障检测的正确率较神经网络和支持向量机（Support Vector Machine,SVM）最大提高了约40%,是一种快速且准确的方法,因此本文采用HMM能够有效识别出电动汽车无线充电系统中PFC装置故障的类型。     

一种磁耦合电动汽车无线充电系统设计与实现

电动汽车无线充电(EV-WPT)技术,作为一种新型的充电方式,已成为EV充电技术领域的重要发展方向。基于SAE J2954国际标准,设计与实现了一种3.3 kW磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统。首先通过分析无线充电系统的组成及充电过程工作状态,提出了一种磁耦合谐振式EV-WPT系统设计方案,然后针对各组成部分进行了参数设计,最后进行了实验测试。测试结果验证了系统设计方案的可行性及有效性,当传输距离为150 mm时,磁耦合机构传输效率可达89%,EV-WPT系统传输效率可达85%,完全满足SAE J2954标准要求。     

基于NSGA-Ⅱ算法的无线充电系统磁耦合机构多目标优化

针对当前磁耦合机构多目标优化计算量大、计算时间长等问题,本文提出了基于解析表达式和NSGA-Ⅱ算法的多目标优化方法。首先推导了磁耦合机构电气参数和性能参数的解析表达式。在此基础上,以磁耦合机构的尺寸、匝数、匝间距为变量,以传输功率、器件电气应力、绕线可行性为约束条件,以传输效率和功率密度为优化目标,建立了磁耦合机构多目标优化的数学模型。然后,采用NSGA-Ⅱ算法对该数学模型进行求解,得到了一组Pareto最优解集,通过分析各个目标函数的权重,在最优解集中选择一组参数用于设计参考。该设计方法不需要反复的有限元仿真计算,大大减少了计算时间,优化结果证明了该方法的有效性。     

基于微流控谐振式芯片的金属颗粒检测

液压系统中大部分的异常磨损是液压油中的金属颗粒造成的。通过检测这些金属颗粒可以及时预测故障并减少损失。由此设计了一种简单有效的液压油微小金属颗粒快速检测系统。基于LC谐振的原理进行金属颗粒检测,通过理论分析了检测的可行性;设计并制作了微流控检测芯片,芯片的流道为300μm;在所搭建的检测系统上进行了金属颗粒计数检测。实验结果表明,在所有参数一致以及颗粒相同的情况下,谐振式芯片的颗粒检测的信噪比优于单线圈式检测芯片的信噪比。当激励频率高于谐振频率时,铁磁性颗粒通过检测区域输出信号的脉冲向上,当激励频率低于谐振频率时,铁磁性颗粒通过检测区域输出信号的脉冲向下,非铁磁性金属颗粒则相反。所设计的微流控检测芯片及其检测系统可实现金属颗粒的区分检测,在实验室条件下,最小可对50μm的铁颗粒和110μm的铜颗粒进行区分检测。     

含金属异物的无线充电系统场域等效建模分析

无线充电系统中,电能传输遵循发射线圈和接收线圈之间的磁耦合关系。当发射线圈和接收线圈之间存在金属异物时,异物的涡流或聚磁效应将会影响无线充电系统的传输性能与运行稳定性,严重时还会危害充电安全。为了厘清不同材质金属异物对无线充电系统性能的影响机理,有效分析异物的影响规律,迫切需要一种精确的金属异物建模方法,提高金属异物的检测精度。为此,文中计及金属的材质、位置、等效面积等关键因素,提出一种金属异物场域等效建模方法,通过构造金属异物影响下的无线充电系统耦合方程,对比得到异物引入前后发射线圈电流和接收线圈电流间的相位差表达式。在此基础上,进一步提出了铁磁性金属与非铁磁性金属的等效线圈模型及其参数配置方法,可精确得到金属异物介入条件下的电流相位差值。最终通过仿真与实验验证了建模方法的准确性与有效性,为无线充电系统中引入金属异物的特性分析与在线检测提供了一种新思路。     

电动汽车无线充电系统阻抗补偿方法研究

在电动汽车无线充电系统工作过程中,锂离子电池负载参数会随着电池荷电状态(SOC)的改变不断变化,从而导致系统频率处于失谐状态.其主要原因在于系统的输入阻抗发生了改变,偏离了谐振点使系统的传输效率降低.针对这一问题,提出了一种基于负载实时变化的阻抗跟踪补偿方法,用矩阵电容代替接收端谐振电容的大小,以补偿负载阻抗的虚部;采...     

多发射端无线充电网络的电压控制策略

针对多发射端无线充电网络的电源管理问题,提出适用于任意数量发射端和接收负载的电压控制策略,使给定充电区域中任意位置的负载有最佳充电效率.首先建立磁耦合谐振式 MIMOＧWPT系统的等效电路模型并推导功率方程,再结合电路和发射功率约束建立以发射电压为优化变量的接收功率最大化模型,借助复数分解、搜索迭代、凸优化处理等方法求解得到最优电压激励,最后以０．４８m×０．４８m 区域内的四发射端网络为例,利用 HFSS和 MATＧLAB软件联合仿真验证策略的有效性.仿真结果表明,该策略可使位于任意子区域的负载充电效率均保持在５０％以上,显著降低了接收端位置偏移对传输性能的影响,同时适用于多负载充电场合。     

一种用于无线充电系统的线圈集成设计方法

近年来,无线充电技术在诸多领域已受到越来越多的关注,尤其在电动车领域,无线充电具有广阔的应用前景.为了解决双侧LCC拓扑中补偿线圈增加耦合机构占用空间的问题,提出了一种线圈集成的方法,通过将补偿线圈与主线圈集成在一起,共用磁芯,大幅度减小了谐振网络占用面积与磁芯使用量,提高了系统功率密度.通过搭建Q3D模型,仿真验证了...     

基于非对称耦合综合优化算法的机器人无线充电技术应用

文章提出非对称耦合优化综合算法,通过多目标函数优化,基本不受低频磁场的影响,在变电站机器人巡检路线上设置无线充电点,满足机器人持续充电需要,续航能力对比原来无线充电技术提升至10倍以上,可对变电站巡检机器人进行实时充电并优化管理,降低机器人充电故障率并提高其利用率,发挥机器人替代运维人员部分工作,实现人机协同作业为电网安全提供保障,实现GIS智能变电站真正自主寻源和非对称无线充电的机器人巡检。采用非对称耦合无线方式充电,可以克服传统供电成本高、可靠性低等问题。     

磁耦合谐振式无线能量传输系统负载特性研究

介绍了磁耦合谐振式无线能量传输系统工作原理,通过分析原理及实验条件约束选择初级串联拓扑结构,并对次级串联和并联拓扑结构进行了理论分析,探究负载阻抗对接收功率和传输距离的影响。设计并实现了一种磁耦合谐振式无线能量传输系统,通过实验验证了理论分析的有效性,并对实验结果进行了综合分析。     

电动汽车双向无线充电系统谐振拓扑分析

针对双向电动汽车无线充电系统,对应用于双向无线电能传输的三种谐振拓扑进行了深入研究,在对其进行建模分析的基础上,结合电动汽车无线充电应用的需求特征,从对参数变化与系统故障的鲁棒性、特定工况下的最大传输功率以及谐振电容电压等方面进行了对比分析。研究表明,双边LCC谐振拓扑在继承了双边LCL优势的同时,亦解决了双边LCL传输功率偏小和直流磁化等问题,在双向电动汽车无线充电应用中具有较强的适用性。同时,搭建了相关实验平台对上述分析进行了验证。     

铝板-铁氧体屏蔽对无线充电系统特性影响研究

为了研究屏蔽结构对磁耦合谐振式无线充电系统参数的影响,本文理论分析了铝板、铁氧体结构对无线充电系统参数的影响机理,搭建无线充电系统场路耦合计算模型,对比分析了添加铝板及铝板-铁氧体复合结构后无线充电系统空间磁场特性和系统参数变化规律,并通过模拟实验验证铝板-铁氧体复合结构的有效性。研究结果表明：单独使用平板式铝板作为屏蔽结构时,无线充电系统会受到外部金属板的影响,发射线圈电压由254.84 V上升至486.1 V,发射线圈电流由3.84 A上升至8.1 A,传输效率下降、涡流损耗增大;当采用优化后的铝板铁氧体复合屏蔽时,铝板屏蔽结构对系统的影响程度下降,相对于平板铝板结构,电压下降至298.82 V,电流下降至4.31 A;模拟实验中,增加铝板屏蔽后,发射线圈电压由18.6 V上升至19.2 V,而负载电压由7.8 V下降至6.64 V;当增设铁氧体后,发射线圈电压恢复至18.6 V,负载电压提升至7.36 V,模拟实验结果表明铁氧体结构能有效缓解金属板对系统电气参数的影响。